CN105004457B - 可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片，其包括有衬底，衬底之上设置有单晶硅层；所述单晶硅层由设置在衬底上方的单晶硅薄膜，以及于单晶硅薄膜与衬底之间形成的真空腔构成。所述真空腔在任意位置的竖直方向上的截面均为梯形结构，真空腔的侧端面与上端面之间设置有弧形连接段；采用上述技术方案的可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片，其可通过真空腔中的弧形连接段，使得上述单晶硅压力传感器芯片内部形成弧角梯形结构，从而使得传感器芯片的抗过压能力得以改善，以使得相同量程下，传感器芯片在高压状态下的过压性能较于常规芯片具有显著改善。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其是一种可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片。
背景技术
压力传感器已成为工业生产、智能家居、环境保护等诸多领域必不可少的电子元器件之一，而在压力传感器中，压力传感器的芯片直接决定了压力传感器的工作性能。现有的压力传感器芯片通常通过测量压力对芯片中的电阻阻值的影响进而实现压力的检测，但现有的芯片结构难以满足极端环境下的工作需求，即其过压性能并不理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种单晶硅压力传感器芯片，其可显著改善传感器芯片的过压特性与静压特性。
为解决上述技术问题，本发明涉及一种可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片，其包括有衬底，衬底之上设置有单晶硅层；所述单晶硅层由设置在衬底上方的单晶硅薄膜，以及于单晶硅薄膜与衬底之间形成的真空腔构成。所述真空腔在任意位置的竖直方向上的截面均为梯形结构，真空腔的侧端面与上端面之间设置有弧形连接段。
作为本发明的一种改进，所述单晶硅薄膜的上端面设置有包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻以及第四压敏电阻在内的惠斯通电桥；多个压敏电阻均包括有压敏端，以及两个由压敏端延伸而出的连接端；多个压敏电阻之间通过连接至连接端的金属引线彼此进行连接，所述第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻以及第四压敏电阻关于单晶硅薄膜的中心位置成旋转对称。
采用上述设计，其可通过多个压敏电阻之间的旋转对称设计，使得其所构成的惠斯通电桥中的电阻分布的对称性得以改善，从而使得惠斯通电桥的有效阻值得以升高，进而使得单晶硅压力传感器芯片的稳定性与静压性能得以改善。
作为本发明的一种改进，所述单晶硅薄膜中，第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻以及第四压敏电阻的压敏端依次设置于单晶硅薄膜上端面的端角位置，每一个压敏电阻中的两个连接端的延伸方向均平行于单晶硅薄膜的对角线，且其均朝向单晶硅薄膜的中心区域延伸。采用上述设计，其可通过多个压敏电阻中的连接端的结构设置，使得其在实现彼此对称设计的同时，使得多个压敏电阻在单晶硅薄膜上端面形成“X”形的镜像布局，从而使得电阻相对于单晶硅薄膜的对称性得以进一步的改善，从而使得单晶硅压力传感器芯片的稳定性与静压性能亦可得以改善。
作为本发明的一种改进，任意两个相邻的压敏电阻之间通过分别连接至上述两个压敏电阻彼此相邻的连接端之间的金属引线进行连通，其使得多个压敏电阻之间的连接线路亦满足其对称布局，并使得连接线路得以简化，以使得传感器芯片的工作稳定性能得以提升。
采用上述技术方案的可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片，其可通过真空腔中的弧形连接段，使得上述单晶硅压力传感器芯片内部形成弧角梯形结构，从而使得传感器芯片的抗过压能力得以改善，以使得相同量程下，传感器芯片在高压状态下的过压性能较于常规芯片具有显著改善。
附图说明
图1为本发明示意图；
图2为本发明中惠斯通电桥示意图；
附图标记列表：
1—衬底、2—单晶硅薄膜、3—真空腔、4—弧形连接段、51—第一压敏电阻、52—第二压敏电阻、53—第三压敏电阻、54—第四压敏电阻、6—压敏端、7—连接端、8—金属引线。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
实施例1
如图1所示的一种可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片，其包括有衬底1，衬底之上设置有单晶硅层；所述单晶硅层由设置在衬底上方的单晶硅薄膜2，以及于单晶硅薄膜2与衬底1之间形成的真空腔3构成。所述真空腔3在任意位置的竖直方向上的截面均为梯形结构，真空腔3的侧端面与上端面之间设置有弧形连接段4。
作为本发明的一种改进，如图2所示，所述单晶硅薄膜2的上端面设置有包括第一压敏电阻51、第二压敏电阻52、第三压敏电阻53以及第四压敏电阻54在内的惠斯通电桥；多个压敏电阻均包括有压敏端6，以及两个由压敏端6延伸而出的连接端7；多个压敏电阻之间通过连接至连接端7的金属引线8彼此进行连接，所述第一压敏电阻51、第二压敏电阻52、第三压敏电阻53以及第四压敏电阻54关于单晶硅薄膜2的中心位置成旋转对称。
采用上述设计，其可通过多个压敏电阻之间的旋转对称设计，使得其所构成的惠斯通电桥中的电阻分布的对称性得以改善，从而使得惠斯通电桥的有效阻值得以升高，进而使得单晶硅压力传感器芯片的稳定性与静压性能得以改善。
采用上述技术方案的可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片，其可通过真空腔中的弧形连接段，使得上述单晶硅压力传感器芯片内部形成弧角梯形结构，从而使得传感器芯片的抗过压能力得以改善，以使得相同量程下，传感器芯片在高压状态下的过压性能较于常规芯片具有显著改善。
实施例2
作为本发明的一种改进，所述单晶硅薄膜2中，第一压敏电阻51、第二压敏电阻52、第三压敏电阻53以及第四压敏电阻54的压敏端6依次设置于单晶硅薄膜2上端面的端角位置，每一个压敏电阻中的两个连接端7的延伸方向均平行于单晶硅薄膜2的对角线，且其均朝向单晶硅薄膜2的中心区域延伸。采用上述设计，其可通过多个压敏电阻中的连接端的结构设置，使得其在实现彼此对称设计的同时，使得多个压敏电阻在单晶硅薄膜上端面形成“X”形的镜像布局，从而使得电阻相对于单晶硅薄膜的对称性得以进一步的改善，从而使得单晶硅压力传感器芯片的稳定性与静压性能亦可得以改善。
本实施例其余特征与优点均与实施例1相同。
实施例3
作为本发明的一种改进，任意两个相邻的压敏电阻之间通过分别连接至上述两个压敏电阻彼此相邻的连接端7之间的金属引线8进行连通，其使得多个压敏电阻之间的连接线路亦满足其对称布局，并使得连接线路得以简化，以使得传感器芯片的工作稳定性能得以提升。
本实施例其余特征与优点均与实施例2相同。
Claims (1)
1.一种可改善工作性能的单晶硅压力传感器芯片，其包括有衬底，衬底之上设置有单晶硅层；所述单晶硅层由设置在衬底上方的单晶硅薄膜，以及于单晶硅薄膜与衬底之间形成的真空腔构成；其特征在于，所述真空腔在任意位置的竖直方向上的截面均为梯形结构，真空腔的侧端面与上端面之间设置有弧形连接段，所述单晶硅薄膜的上端面设置有包括第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻以及第四压敏电阻在内的惠斯通电桥；
多个压敏电阻均包括有压敏端，以及两个由压敏端延伸而出的连接端；多个压敏电阻之间通过连接至连接端的金属引线彼此进行连接，所述第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻以及第四压敏电阻关于单晶硅薄膜的中心位置成旋转对称，所述单晶硅薄膜中，第一压敏电阻、第二压敏电阻、第三压敏电阻以及第四压敏电阻的压敏端依次设置于单晶硅薄膜上端面的端角位置，使得四个压敏电阻在单晶硅薄膜上端面形成“X”形的镜像布局，每一个压敏电阻中的两个连接端的延伸方向均平行于单晶硅薄膜的对角线，且其均朝向单晶硅薄膜的中心区域延伸，任意两个相邻的压敏电阻之间通过分别连接至上述两个压敏电阻彼此相邻的连接端之间的金属引线进行连通。
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